熱電制冷器件的案例
研究 \\ 超細晶和納米多孔材料的高效熱電制冷性能
微觀結構演變的原理圖、改進的熱電性能、模塊的冷卻性能。A：燒結溫度對樣品組織結構的影響示意圖，B：超細晶和多孔結構對MgAgSb晶格熱導率的降低效果，C：超細晶和多孔結構MgAgSb與其他方式優化MgAgSb材料的熱電優值對比，D：制備的熱電制冷器件與目前最先進制冷器件的最大溫差對比，E：制備的熱電制冷器件與目前最先進制冷器件的最大COP對比。
圖2. 在473 K條件下燒結的樣品微觀結構表征圖。
圖3. 熱性能分析。
圖4. 電輸運性能和優良熱點效率。
END
★ 平臺聲明
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展開 晶格素化推動了高效的SnSe晶體熱電制冷技術
來源 | Science，北航新聞網
01
背景介紹
熱電技術已廣泛應用于廢熱回收和固態制冷等關鍵領域。其中，熱電制冷是利用帕爾帖效應直接將電能轉換為熱能的綠色制冷技術，僅通過調節工作電壓和電流就可以實現對制冷量和溫度的連續高精度控制。熱電制冷技術由于其控溫精準、尺寸靈活、結構多樣和局部冷卻等眾多優勢，在精確制導、傳感器和5G光模塊等關鍵領域具有比傳統的機械壓縮式制冷技術更強的競爭優勢。因此，研發高性能制冷材料，提升制冷器件的制冷效率，對于諸多科技自立自強等關鍵領域的精確溫控具有重要意義。
器件的制冷效率主要由材料的無量綱熱電性能優值（ZT值）決定。由ZT值的定義ZT = (S2σ/κ) T 可知，在給定溫度T下，高性能材料應具有大的溫差電動勢S（產生大的電壓），高的電導率σ（減小焦耳熱損耗）和低的熱導率κ（產生大的溫差）。然而各個物理參數之間的復雜聯系形成了緊密的聲子-電子耦合關系，使得熱電材料的性能優化極其具有挑戰性，調控這些強烈耦合的復雜熱電參數是提高材料ZT值和制冷效率的關鍵。
目前，碲化鉍（Bi2Te3）基材料仍為唯一的可應用的熱電制冷材料，然而Te元素的地殼稀缺程度等同于白金（且光伏材料CdTe占據一半市場份額），再且 Bi2Te3及熱電制冷器件存在可加工性能差、制冷性能不足和運行功耗過高等問題，探索和開發新型熱電制冷材料及器件至關重要。
展開 基于comsol的熱電+電卡制冷仿真分析
image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_601" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202109/fcc354a7a88e422792ca5f6fbd216694.png"></p></div><p>電卡制冷技術在穿戴熱管理、電池熱管理、芯片原位熱管理、新能源汽車熱管理等戴車電池熱管理中的應用。</p><p> 此次采用Comsol傳熱和電流模塊結合弛豫鐵電納米復合物的介電熵變方程來描述電卡器件的制冷仿真，上下兩端耦合熱電器件進行控溫和熱絕緣。</p><p><br></p><p>熱電+電卡制冷溫度分布動圖：</p>
</div><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/ab5e1eb5551e4737a5630b168bd2cba4.gif" title="動畫.gif" alt="動畫.gif" style="max-width: 760px; width: 548px; height: 388px;" width="548" height="388" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202109/ab5e1eb5551e4737a5630b168bd2cba4.gif?
展開 FloEFD熱仿真分析之模型簡化（五）-熱電制冷器
FloEFD熱仿真分析之模型簡化（五）-熱電制冷器
CAE白堤
熱電制冷器
熱電制冷器（thermoelectric cooler）TEC，就像一個偏平三明治，即兩塊板夾著一個P-N結連接電路。其利用半導體材料的帕爾貼效應進行制冷或者制熱。帕爾貼效應是指當一塊N型半導體和一塊P型半導體連接成電偶時，并且在串聯的閉合回路中通以直流電流時，在其兩端的節點將分別產生吸熱和放熱現象。當然除了帕爾貼效應外，這過程中還涉及賽貝克效應、焦耳熱效應和熱傳導效應等。
冷端吸收的凈熱量：
熱電制冷器簡化
直接簡化為立方體，并設置其對應參數；
注：TEC的冷端和熱端默認不受用戶定義的邊界條件的限制；
作為軟件特殊計算處理，在計算結果中顯示為絕緣體；
尤其冷熱端的溫差必須在TEC運行范圍內；
文章作者：白堤，碩士，有限元設計圈主編，就職于國內某知名企業，主要從事熱設計仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個學習者。希望通過微信公眾號拋磚引玉，結交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠矣，我將上下而求索。
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2025大賽優秀作品 | 基于熱電制冷器和電阻加熱片的偏轉鏡熱管理方案研究
為了解決溫度升高和能耗問題，提出了一種基于帕爾貼效應的熱管理方案，利用七個熱電制冷器和十九個電阻加熱片組成的主動補償系統來校正反射鏡面形。本文還提出了一個包含了帕爾貼效應的修正反射鏡面形補償數學模型。通過優化施加到熱電制冷器的電流和電阻加熱片上的熱通量，結果顯示最大溫度和變形都有顯著降低。高度誤差RMS降低到亞納米級別，斜率誤差RMS降低到100 nrad以下。與REAL方案相比，能耗減少了57%以上，證實了使用熱電制冷器對于降低能耗是有效的。</p><p><br></p><p><strong>挑戰/需求</strong></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202601/attachment/50bab90277ae4292b491fb3934e72a0a.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/50bab90277ae4292b491fb3934e72a0a.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/50bab90277ae4292b491fb3934e72a0a.png?
展開 熱電—從高通量材料發現到先進器件的發展歷史
來源 | Small
01
背景介紹
自19世紀塞貝克、珀爾蒂埃和湯姆森效應發現以來，熱電材料因其在建設節能世界方面的巨大價值而引起了科學家和工程師的興趣。TE材料可以通過溫度產生電能梯度，反之亦然。雖然全球三分之二的能源消耗被浪費為熱量，但通過收集廢熱，TE設備(TEDs)可以成為提高能源效率的潛在解決方案。TEDs不需要活動部件或對環境有害的工作流體，這可以提供可擴展且環保的發電和冷卻解決方案。對這一領域日益增長的興趣和研究投資使ted在空間和其他偏遠地區的發電，汽車和工業廢熱回收以及固態溫度控制器(如汽車氣候控制，小型便攜式冷卻器，微電子熱管理等)中的廣泛應用成為可能，旨在取代基于蒸汽壓縮的機械冰箱。TED需要將n型和p型半導體材料電串聯、熱并聯連接。根據應用的不同，TED可以分為兩種主要類型——發電(TEG)設備和冷卻(TEC)設備。
02
成果掠影
近日，美國諾特丹大學Yanliang Zhang綜述了熱電材料和器件的新進展。熱電材料可以將廢熱轉化為電能或充當固態珀耳帖冷卻器，正在成為解決全球能源短缺和環境可持續性的關鍵技術。然而，發現具有高熱電轉換效率的材料是一個復雜而緩慢的過程。高通量材料發現這一新興領域顯示出其加速開發高效率和低成本新型熱電材料的潛力。高通量材料加工和表征技術與機器學習算法的協同集成可以形成一個有效的閉環過程，以生成和分析廣泛的數據集，以發現具有前所未有性能的新型熱電材料。同時，先進制造方法的最新發展為實現可擴展、低成本和節能的熱電器件制造提供了令人興奮的機會。本文綜述了利用高通量方法發現熱電材料的最新進展，包括加工、表征和篩選。
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